Les mémoires 1. Présentation La mémoire est un dispositif capable d emmagasiné puis de restituer une information. Il y a trois phases de fonctionnement : Inscription ou écriture Rétention ou stockage Lecture ou restitution de l information Cette information doit-être découpée en une suite ordonnée d élément binaire. Le bit représente l unité d information élémentaire Le dispositif de stockage s appelle un point mémoire, ou cellule mémoire. La cellule mémoire est constituée d un dispositif bistable (bascule) 2. Caractéristique La capacité : Exemple : Elle définit la quantité d information qui peut-être stockée dans un dispositif donné. Elle s exprime en bit ou en mot de n bit. Pour n = 8, on a 1 octet (1bytes) Les multiples k, M, G, T, fréquemment utilisés pour désigner des grandes capacités 1ko = 2^10 = 1024 1Mo = 2^20 = 1 048 576 1Go = 2^30 = 1To = 2^40 = 1 caractère alpha numérique 7 bits en code ASCII + 1 bit de parité 1 page dactylographier 200 à 4000 mots : 2k à 4k 1 livre de 200 pages 0.8Mo 3. Organisation de la structure d une mémoire Pour un utilisateur une mémoire peut-être représenter comme un tableau contenant des informations binaires. On appelle organisation mémoire les dimensions de ce tableau. La taille du mot mémoire, est le nombre de colonne du tableau. La capacité en mot d une mémoire et le nombre de ligne du tableau (adresse). Mémoire 64 Kbit : stocke des mots de 8 bits 8192 lignes 8K 13 fils d adresse, et 8 fils de donnée. 4. Mode d accès Deux types de mémoire. Mémoire à accès aléatoire : Mémoire à accès séquentiel : Circuit pour les quels chaque mot est accessible directement grâce à une adresse. SDRAN ROM La répartition des informations se fait en fils de mot répété par une table on peut retrouver l information. 1
5. Mode de fonctionnement On dispose de 2 modes de fonctionnement. Ecriture ou lecture. Pour une ROM l opération d écriture s appelle la programmation. 6. Rapidité Temps d accès : c est le temps qui s écoule entre une demande d information et le moment ou cette information est disponible Dans le cas d une mémoire à accès rapide, le temps d accès est le même pour toutes les informations stockées. En technologie MOS le temps d accès est de quelque 10ns Dans une mémoire à accès séquentiel le temps d accès dépend de l élément désiré. C est pourquoi on utilise la notion de temps d accès moyen allant de 1ms à plusieurs secondes. 7. Permanence des informations Certaine mémoire doivent être alimentée pour pouvoir conserver l information. Exemple la RAM statique, mémoire volatile. A l opposer les mémoires qui assurent le stockage de l information en l absence d énergie sont des mémoires permanentes. Exemple ROM, support magnétique et optique. Classification des mémoires suivant les supports - Semi conducteur : constitués de transistor. Ce sont des mémoires qui s adaptent le mieux aux caractéristiques électrique et temporel - Magnétique : les supports magnétiques très utilisés pour le stockage de très grande quantité d information. Temps d accès mauvais. - Optique : lecture avec lazer, d une piste gravée permettant de stocker plus d information dans un petit volume. 8. Les mémoires à semi conducteur Classification : Mémoire vive : lecture + écriture Mémoire morte : lecture Mémoire vive : NOVRAM : RAM Radom Access Memory Mémoire vive statique RAM statique ou le point mémoire est un bistable à transistors L information est conservée tant que le circuit est sous tension Non Volatile RAM : permet de conserver l information même en cas de coupure de l alimentation électrique. Mémoire vive dynamique : Le point mémoire est constitué par un condensateur, l information est représenter par la charge du condensateur, qui est conserver pendant un bref instant. Rafraichissement nécessaire. Pile : FIFO : LIFO : RAM statique, à accès séquentiel First In Fist Out, mémoire tampon (Buffer) Last In First Out : pile. 2
Mémoire morte : ROM : PROM : EPROM : EEPROM : Read Only Momory Mémoire à lecture seule, programmé à la fabrication ROM programmable, elle est programmable une fois (système à destruction de fusible) Erasable PROM, mémoire à fenêtre, effaçable par rayonnement UV, puis reprogrammable Electricaly PROM, mémoire effaçable par courant électrique. 9. Tableau des mémoires à semi conducteur 3
Mémoire à semi conducteur Mémoire morte, programmation et reprogrammation, elles permettent le stockage des constantes et du programme. Mémoire vive, lecture et écriture des données actives EEPROM effaçable électriquement EPROM effaçable par exposition aux UV PROM, une seule programmation, par destruction de fusible ROM programmé lors de la fabrication RAM, volatile, conservation des données si le circuit est sous tension RAM, non volatile, conserve les données en l absence d énergie électrique RAM, volatile, point mémoire avec condensateur, besoin de rafraichir les données STATIQUE DYNAMIQUE ACCES ALEATOIRE FIFO LIFO ACCES SEQUENTIEL 4
10. Structure des RAM BUS D ADRESSE De n fils DECODEUR 2^n fils PLAN Mémoire BUS DE CONTROLE CONTROL BUS BLOC DE COMMANDE REGISTRE ENTREE / SORTIE BUS DE DONNEES a. Plan mémoire, c'est-à-dire, l ensemble des points mémoires organisé en 2 n mot. Remarque les adresses vont de 0 à 2 n 1. b. Décodeur, gère la sélection de la ligne c. Registre de entrée / sortie (bidirectionnel) avec fonctionnement en trois état. d. Logique de commande qui reçoit les instructions d autorisation de sortie de donné, autorisation de lecture ou d écriture Il y a 3 groupes de signaux pour faire fonctionner une mémoire. - BUS D ADRESSE : unidirectionnel, (IN), constitué de n fils, n varie suivant la capacité de la mémoire. - BUS DE DONNEE, DATA BUS : bidirectionnel suivant le mode de fonctionnement lecture ou écriture. Sa taille varie en fonction de la structure mémoire générale 8 fils, = 8 bits - BUS DE COMMANDE, qui véhicule les signaux suivants : o /CS et /CE: Chip select, sélection de la puce, activation o /OE, output enable, Activation des sorties, permet le multiplexage de plusieurs boitiers sur un seul bus. o R //W: Lecture ou écriture 5
16 fils capacité d adresse 2 n-1 = 65 536 11. Association de mémoire 74 HC 138 Décodeur On définit les bits de point fort, qui vont être décodé pour valider un circuit. Les bits de poids faible seront utilisés pour l adressage dans le boitier. 12. Aspect temporel TACE : temps d acces, TAA pas d instruction (changement d état) /CE : Issue du décodage d adresse. L écriture est plus longue que la lecture. Résumé : Fonctionnement d une mémoire RAM lecture ou écriture En lecture : Présentation de l adresse, validation du boitier, sortie de la donnée. (1) En écriture : Présentation de l adresse, validation du boitier, R//W à 0, écriture de la donnée au front montant de R//W. (2) 13. De plus ROM : Uniquement lecture, suivant le principe (1) idem pour la RAM PROM : Lecture suivant le principe (1), Pour la programmation il est nécessaire d avoir un équipement spécifique, programmation avec tension de 13.5v en général, pour la destruction des fusibles. EPROM : Lecture suivant le principe (1) Pour la programmation idem que pour la PROM Pour l effacement 20 minutes d exposition aux UV. Il est nécessaire de reprogrammer après effacement. EEPROM : Lecture suivant le principe (1) Ecriture in Situ (sur la carte électronique, prévoir si possible une interface informatique (Liaison RS232). Effacement par bloc de donnée. A l heure actuelle la plus part des circuits sortent en technologie MOS. Ou HMOS (Technologie plus rapide). 6